Mellékleteink: HUP | Gamekapocs
Keres
Július 19-én SYSADMINDAY: egy teljes security meetup, számos szórakoztató program, és Felméri Péter standupja várja az érdeklődőket!

Jöhetnek a tökéletesen hajlékony áramkörök

Asztalos Olivér, 2016. április 13. 09:33
Ez a cikk több évvel ezelőtt születetett, ezért előfordulhat, hogy a tartalma már elavult.
Frissebb anyagokat találhatsz a keresőnk segítségével:

Már nagyobb területű hajlékony áramkörök is előállíthatóak egy most publikált folyamattal, mely nanokristályokból álló tranzisztorokra épít.

hirdetés

Kolloid nanokristályokból készítettek FET tranzisztorokra épülő áramköröket kutatók, számolt be az Ars Technica. A flexibilis áramkör előállítását egy relatíve egyszerű folyamat keretein belül érték el a szakemberek, az egyes komponenseket speciális folyadékba keverték. Az újfajta eljárás általánosságban véve olcsó és kényelmes, ráadásul viszonylag nagy területeket lehet egyszerre megmunkálni segítségével.

A FET-ek, vagy magyarul térvezérlésű tranzisztorok alternatív előállítását célzó projekthez ezüst, alumínium-oxid, illetve kadmium-szelenid nanokristályokat alkalmaztak, melyekből rendre a kapu elektróda, a kapu szigetelő, valamint a félvezető csatornák készültek.

A megoldást a több részes, úgynevezett solution-processing jelentette, amivel különféle nanokristályokat hoztak létre egy flexibilis polimer szubsztrátumon. Első lépésként a kapuelektródákat alakították ki, ezüst nanokristályokkal egy mintázatot rajzoltak forgótárcsás (spin coating) technikával. Ezután az ezüst bevonat kémia kezelése következett, amire a rétegzés megalapozása miatt volt szükség. A következő lépcsőben eltávolították a mintázatot, amivel végeredményként 80 (± 10) nanométeres ezüst nanokristály kapuelektródákat kaptak.

Ezután a kapuszigetelő réteg létrehozása jött. Ehhez kvázi nulladik lépcsőként a szubtrátumot kezelték elektromosan töltött polimerekkel, így változtatva annak felületén. Mindez a későbbi rétegzés miatt kritikus fontosságú volt, ugyanis a módszernek köszönhetően megelőzték a rétegek későbbi szétválását. A következő fázisban a kapuszigetelőket növesztették rétegről-rétegre, ellenkező töltésű polisztirol-szulfonát és alumínium-oxid nanokristályok váltogatásával. Az így létrejött réteg vastagsága 60 (± 5) nanométeres lett.

A félvezető csatornák létrehozásához ismét a forgótárcsás technikához nyúltak a mérnökök, a kadmium-szelenid nanokristályokhoz kémiai úton tiocianátot adtak, amit töltéssel rendelkező polimerekkel kevertek. Utóbbi lépéssel elejébe mentek a rétegek elválásának, amit az ezt követően alkalmazott különféle kémiai kezelések idéznének elő.

A forrás (source) és a nyelő (drain) elektródák létrehozásához ezüst és indium nanokristályokat raktak le egy fénnyel degradálható anyagra, amit ammónium-tiocianát kezelés követett. A folyamat legvégén egy 250 °C-os, nitrogénnel töltött térben hőkezelték 10 percen keresztül az áramkört, ami amellett, hogy megvastagította a kadmium-szelenid filmet, nagyban segítette az indium megfelelő diffúzióját is.

A folyamatok legvégén egy enyhén érdes felületű, de egyenletes, teljesen hajlékony, törhetetlen filmréteg jött létre. A vizsgálatok során az alumínium-oxid szigetelőréteg simának és folyamatosnak bizonyult, jól kirajzolt elektródákkal.

A mérések szerint a szigetelőréteg dielektromos állandója 15,1 és 50 Hz között volt, ami a polimer miatt magasabb a sztenderd alumínium-oxid rétegek értékénél, mindez pedig hatékonyabb töltés-felhalmozódást eredményez alacsony üzemi feszültségnél. A hőkezelést követően az alumínium-oxid nanokristály réteg alacsony szivárgást mutatott, mely eredményt 300 kV/cm elektromos tér, illetve 7,16x10-7 A/cm2 és ~2,2x 10-7 A/cm2 kombinációja mellett mérték.

Belépő a hajlékony áramkörök világba

Kolloid, szervetlen nanokristályokat már régebb óta alkalmaznak különféle elektronikai eszközökben, például a quantum dot kijelzőkben is jelen van ilyen alkotóelem. Korábbi tanulmányok szerint ezek jól működnek, és a solution-processing eljárással megfelelően kezelhetőek is. Már fémes, félvezető, vagy épp szigetelő tulajdonságokat mutató nanokristály tintát is létrehoztak tudósok. A kristályok elektromos tulajdonsága a méretükkel, formájukkal, kompozíciójukkal, vagy későbbi összeállításukkal variálható.

Korábban a nanokristályokat csupán egymagukban alkalmazták különféle áramkörökben, ugyanis a vákuumos gyártási folyamat lassú és költséges volt. Ezen felül több, különféle nanokristály egyidejű integrálása további kihívásokat is jelentett, ugyanis ilyenkor a kristályok felületi kémiája könnyen összezavarodott. Mindez gátat jelentett a nagyobb teljesítményű áramkörök létrehozásának, melyek komplex mintázatot és rétegzést igényelnek, megfelelő strukturális stabilitás, kémiai kompatibilitás, illetve a különféle anyagok közötti megfelelő kooperáció mellett.

A most publikált eredmények alapján sikerült áttörést elérni, a nanokristályokból épített tranzisztorok egy sztenderd N-típusú félvezető karakterisztikáját mutatták. Mindez megnyithatja az utat a nagyobb területű, flexibilis, de alacsony gyártási költségű, egyszerűbb áramkörök tömeggyártása előtt, amivel új piacokat vehetnének célba a gyártók.

Facebook

Mit gondolsz? Mondd el!

Adatvédelmi okokból az adott hír megosztása előtt mindig aktiválnod kell a gombot! Ezzel a megoldással harmadik fél nem tudja nyomon követni a tevékenységedet a HWSW-n, ez pedig közös érdekünk.
A IT-üzemeltetők világnapján egy teljes security meetup, számos szórakoztató program, és Felméri Péter standupja várja az érdeklődőket az Ankertbe.